Introduction

One of the causes of the decline in the yield of sugarcane (Saccharum Spp.) in Cuba (32.8 t ha^-1 in 2022 (ONEI, 2024ONEI. Anuario estadístico de Cuba 2023. Edición 2024, Oficina Nacional de Estadísticas e Información, La Habana, 2024.)), and the availability of this raw material for sugar production has been the impossibility, due to the country's economic situation, of applying the necessary fertilizers, in the appropriate quantity and at the right time.

Fertilizers, amendments and manures, based on minerals such as zeolites or others, are used to improve the physical conditions and increase the production capacity of soils (Lourenzoni et al., 2024LOURENZONI, R. C.; DOS REIS, L. L.; BATISTA, D. F. O.: Características agronômicas de cultivares de banana com a utilização de fertilizante organomineral potássico. 17º JORNADA CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA E 14º SIMPÓSIO DE PÓS-GRADUAÇÃO DO IFSULDEMINAS, 16, 2024. 2319-0124, , Quilici-Freschi et al., 2024QUILICI-FRESCHI, J. V.; FAE, R.; FONSECA-SOUZA, C.: Fertilizante de liberação controlada de nutrientes na produção sustentável de repolho irrigado: um estudo experimental. Ciência, Tecnologia & Ambiente,, 14, 2024. https://doi.org/10.4322/2359-6643.14271 ., Terry-Alfonso et al., 2024TERRY-ALFONSO, E.; CARRILLO-SOSA, Y.; RUIZ-PADRÓN, J.: Agromenas: nuevo fertilizante eficiente para el cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L.). Cultivos Tropicales, 45, 2024. 0258-5936, https://cu-id.com/2050/v45n1e03 ., Ruiz-Sánchez et al., 2025RUIZ-SÁNCHEZ, M.; DÍAZ-LÓPEZ, G. S.; MUÑOZ-HERNÁNDEZ, Y.; RODRÍGUEZ-PÉREZ, R.; MIRANDA-CABALLERO, A.; DOMÍNGUEZ-VENTO, C.; GIL-OLAVARRIETA, A. R.: Aplicación foliar del biofertilizante CBFert® en dos sistemas de producción de arroz con bajo insumo de fertilizante. Cultivos Tropicales, 46, 2025. ). In Cuba, they have been used in crops such as lettuce, tomato, coffee, corn, sugarcane and others (Volverás-Mambuscay et al., 2020VOLVERÁS-MAMBUSCAY, B.; GONZÁLEZ-CHAVARRO, C. F.; HUERTAS, B.; KOPP-SANABRIA, E.; RAMÍREZ-DURÁN, J.: Efecto del fertilizante orgánico y mineral en rendimiento de caña panelera en Nariño, Colombia. Agronomía Mesoamericana, 31, 547-565, 2020. , Arias-Cedeño et al., 2021ARIAS-CEDEÑO, Q.; LÓPEZ-SÁNCHEZ, R.; SAINZ-ROSALES, L. R.; VERDECIA-CASANOVA, M. V.; EICHLER-LÖBERMANN, B.: Potencial fertilizante de cenizas de bagazo de caña de azúcar de industrias azucareras. Revista Cubana de Química, 33, 452-466, 2021. 2224-5421, , Espinosa et al., 2021ESPINOSA, W.; RÍOS, C.; DÍAZ, T.: Producción ecológica del tomate Solanum Lycopersicum L. (var. Campbell 28) con el uso de zeolita natural mezclada con estiércol vacuno. Centro Agrícola, 48, 23-27, 2021. , Medina et al., 2021MEDINA, P.; GONZÁLEZ, C.; MORALES, M.: Uso de biofertilizantes para una producción más rentable y sustentable de caña de azúcar en México, Biofábrica Siglo XXI. C3-BIOECONOMY, Revista de Investigación yTransferencia en Bioeconomía Circular y Sostenib, 2, 81-100, 2021. , Del Campo-Rodríguez et al., 2022DEL CAMPO-RODRÍGUEZ, Y.; ROMERO-JIMÉNEZ, A. M.; BARRERA-GARCÍA, A.: Efecto fertilizante de costras biológicas del suelo y cachaza, sobre el cultivo de maíz (Zea mays, l.). Revista Científica Agroecosistemas, 10, 6-14, 2022. 2415-2862, , Del Valle, 2022DEL VALLE, A.: Uso de Agromena y EcoMic como fertilizante alternativo en la producción de tomate (Solanum lycopersicum L.) en los Cultivos Protegidos. Tesis de Especialista en Fruticultura Tropical, Universidad de Matanzas, 2022., Valdés-Zayas et al., 2023VALDÉS-ZAYAS, D.; RODRÍGUEZ-GONZÁLEZ, L.; ARBOLÁEZ-ORTIZ, A.; CARRERA-SOTERO, O. L.; POMARES-ORTEGA, U. C.; HERNÁNDEZ-QUESADA, M. C.: Efecto combinado de cascarilla de arroz carbonizada con fertilizante de liberación controlada en el desarrollo de posturas de Coffea arábica L. Variedad" Isla 6_14". Temas agrarios, 28, 82-94, 2023. 0122-7610, https://doi.org/10.21897/rta.v28i1.3347 ., Terry-Alfonso et al., 2024TERRY-ALFONSO, E.; CARRILLO-SOSA, Y.; RUIZ-PADRÓN, J.: Agromenas: nuevo fertilizante eficiente para el cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L.). Cultivos Tropicales, 45, 2024. 0258-5936, https://cu-id.com/2050/v45n1e03 .). In this context, mineral or organ mineral fertilizers such as NEREA and AGROMENAS - G stand out, having been successfully applied to various crops (Velázquez-Garrido et al., 2013VELÁZQUEZ-GARRIDO, M.; MONTEJO, E.; ALFONSO, E.; ALONSO, J. A.; FIGUEREDO, V.; RODRÍGUEZ, A.; VILLAVICENCIO, B.; PUENTES, D.; FERNÁNDEZ, N.; ESTRADA, J.: Alternativas de empleo de las agromenas en la producción de alimentos X CONGRESO CUBANO DE GEOLOGÍA. La Habana, 2013., Saborit-Reyes et al., 2021SABORIT REYES, R.; MENESES-DARTAYET, P.; CAÑIZARES-SIERRA, A.: Efecto del foliar Nerea Plus -U, sobre los rendimientos del cultivo del arroz. Revista Infociencia, 25, 36-48, 2021. ISSN 1029-5186 , Del Valle, 2022DEL VALLE, A.: Uso de Agromena y EcoMic como fertilizante alternativo en la producción de tomate (Solanum lycopersicum L.) en los Cultivos Protegidos. Tesis de Especialista en Fruticultura Tropical, Universidad de Matanzas, 2022., Viñals-Núñez and Bustamante-González, 2022VIÑALS-NÚÑEZ, R.; BUSTAMANTE-GONZÁLEZ, C.: Utilización de la Nerea® como componente del sustrato en la producción de posturas de cafetos. Café Cacao, 21, 2022. 1680-7685, https://cu-id.com/0356/v21e04 ., Niebla, 2023NIEBLA, A.: Evaluación del efecto estimulador del fertilizante órgano-mineral Agromena en plántulas de henequén en condiciones de vivero. Tesis de Ingeniero Agrónomo, UNIVERSIDAD DE MATANZAS, 2023., Rodríguez-Fuentes and Caisés-Ávalos, 2023RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; CAISÉS-ÁVALOS, A.: NEREA Productos zeolíticos para la agricultura. La Habana: IMRE, Universidad de la Habana, 2023., Terry-Alfonso et al., 2024TERRY-ALFONSO, E.; CARRILLO-SOSA, Y.; RUIZ-PADRÓN, J.: Agromenas: nuevo fertilizante eficiente para el cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L.). Cultivos Tropicales, 45, 2024. 0258-5936, https://cu-id.com/2050/v45n1e03 .). These products, made from natural and mineral resources, with minimal chemicals, offer an alternative to chemical fertilizers, allowing an agroecological approach that benefits the environment, the economy and soil health (Velázquez-Garrido et al., 2013VELÁZQUEZ-GARRIDO, M.; MONTEJO, E.; ALFONSO, E.; ALONSO, J. A.; FIGUEREDO, V.; RODRÍGUEZ, A.; VILLAVICENCIO, B.; PUENTES, D.; FERNÁNDEZ, N.; ESTRADA, J.: Alternativas de empleo de las agromenas en la producción de alimentos X CONGRESO CUBANO DE GEOLOGÍA. La Habana, 2013., Rodríguez-Fuentes and Caisés-Ávalos, 2023RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; CAISÉS-ÁVALOS, A.: NEREA Productos zeolíticos para la agricultura. La Habana: IMRE, Universidad de la Habana, 2023., Rodríguez-Fuentes and Rodríguez-Iznaga, 2025RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; RODRÍGUEZ-IZNAGA, I.: Are NEREA zeolitic nanostructured materials equal to NPK fertilizers mixed with natural zeolites? Advancements in zeolites and micro-meso porous hierarchical materials. IGI Global Scientific Publishing, 2025.).

AGROMENAS are formulations containing various minerals and NPK fertilizers or peat or other organic matter, these were developed by Centro de Investigaciones para la Industria Minero Metalúrgica (CIPIMM) (Velázquez-Garrido et al., 2013VELÁZQUEZ-GARRIDO, M.; MONTEJO, E.; ALFONSO, E.; ALONSO, J. A.; FIGUEREDO, V.; RODRÍGUEZ, A.; VILLAVICENCIO, B.; PUENTES, D.; FERNÁNDEZ, N.; ESTRADA, J.: Alternativas de empleo de las agromenas en la producción de alimentos X CONGRESO CUBANO DE GEOLOGÍA. La Habana, 2013.). NEREA is a fertilizer based on natural zeolite, developed by the Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales (IMRE) of the Universidad de La Habana. What distinguishes NEREA from the blended of NPK fertilizers with zeolite is that nutrients that plants require are introduced in a stable and homogeneous manner within the zeolite particles, before incorporating the zeolite into the soil (Rodríguez-Fuentes and Rodríguez-Iznaga, 2025RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; RODRÍGUEZ-IZNAGA, I.: Are NEREA zeolitic nanostructured materials equal to NPK fertilizers mixed with natural zeolites? Advancements in zeolites and micro-meso porous hierarchical materials. IGI Global Scientific Publishing, 2025.).

The Empresa Geominera del Centro currently produces both AGROMENAS-G and NEREA. These products are available; however, they are in low demand by producers and are not used in sugarcane cultivation. To investigate the application of these two fertilizers in sugarcane, the Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas is coordinating a research project under the National Program for Development of the Sugarcane Agroindustry, funded by the Ministry of Science, Technology, and Environment. This project is entitled "Increasing sugarcane (Saccharum spp.) production through the use of organ mineral fertilizers and a domestically produced biostimulant." This research is part of this project.

Applying these fertilizers to sugarcane poses an additional challenge: the large area devoted to its cultivation. Therefore, mechanical application of these products is essential. Fertilizer and fertilizer-spreading machines are generally designed for a nominal dosage range that can vary depending on the type of fertilizer used, which requires calibration for each specific application (Márquez, 2011MÁRQUEZ, L.: La tecnología en abonadoras de proyección. Parte 1. La uniformidad de distribución. . Agrotecnica, 3, 38-44, 2011. , Reyes-Aroca et al., 2012REYES-AROCA, J. F.; BERRIOS-ARAYA, D. F.; ORTEGA-BLU, R. A.; ESQUIVEL-FLORES, W. D.: Calibración estática de un sistema de control automático de tasa variable de fertilizante. Agrociencia, 46, 51-62, 2012. ).

The application of agrochemicals to the soil, and specifically fertilizers, is based on the dosage "D" or quantity of product applied per unit of surface area (kg ha^-1), which depends on the following factors (Boto, 2006BOTO, J. A.: La mecanización agraria. Principios y aplicaciones, Universidad de León, León, 2006.):

The delivery dose per unit area is obtained by equation 1 $D \left(kg/ha\right)= \frac{600 Q \left(kg/min\right)}{v (km/h) a \left(m\right)}$

The fertilizer flow rate, depending on the application dose for a given forward speed and working width, is obtained according to equation 2 $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ .

Fertilizer spreader productivity during operating time, or effective field capacity ( $EFC$ ), is affected by forward speed, working width, and the fertilizer spreader's field efficiency ( $E$ ). The latter depends on hopper capacity and flow rate. Generally, $E=0,5 ÷0,7$ (Ortiz-Cañavate et al., 2012ORTIZ-CAÑAVATE, J.; BARREIRO, P.; DIEZMA, B.; GARCIA, F. J.; GIL, J.; MOYA, A.; ORTIZ, C.; RUIZ, M.; RUIZ, L.; VALERO, C.: Las máquinas agrícolas y su aplicación, Mundi-Prensa, Madrid, 2012.). Effective field capacity can be determined using equation 3 $EFC \left(ha/h\right)=0.1 v a E$ .

For the application of chemical fertilizers, such as those commonly used in sugarcane, fertilizer spreaders such as the FMCM-1 and TATU are used in Cuba. These machines have distribution systems designed for application of maximum flow rates between 250 and 550 kg ha^-1. The application dose for AGROMENAS - G is 4000 kg ha^-1, and for NEREA is 2000 kg ha^-1. These are high application rates due to the composition of the products. Therefore, it is necessary to investigate whether the FMCM-1 and TATU fertilizer spreaders are capable of delivering AGROMENAS - G and NEREA fertilizers at the requested application rates and with high productivity. Based on these elements, the following research is conducted with the objective of calibrating the FMCM-1 and TATU fertilizer spreaders for application of NEREA fertilizer and the AGROMENAS - G organ mineral fertilizer with high productivity.

Materials and Methods

The work was carried out at the Empresa Agroindustrial Azucarera George Washington, located in the Santo Domingo municipality, Villa Clara, from June to August 2024. Two aggregates were studied: one formed by the YTO 1604 tractor and the FMCM-1 fertilizer spreader, and the other formed by the MTZ 80 tractor and the TATU fertilizer spreader.

The calibration aimed to determine whether both fertilizer spreaders could apply the planned doses of 4000 kg ha⁻¹ of AGROMENAS - G and 2000 kg ha⁻¹ of NEREA. First, the flow rate (kg min⁻¹) that each fertilizer spreader must distribute to meet the planned dose was calculated using equation 2 $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ . To do this, a working width of 1.6 m and a forward speed of 7 km h⁻¹ were established, values that correspond to the application of conventional fertilizer with both machines.

The calibration was carried out in the company's main workshop. Initially, the YTO 1604 tractor and the FMCM-1 fertilizer spreader were used; a few days later, the MTZ 80 tractor and the TATU fertilizer spreader were used. Both spreaders are powered by a hydraulic motor fed by the tractor's hydraulic pump.

The metering mechanisms were adjusted for maximum fertilizer flow rate. On the FMCM-1, this involved setting the screw distributors to maximum rpm. On the TATU fertilizer spreader, the drive chain was positioned on the sprocket combination that provides maximum delivery.

The engine speed of both tractors was maintained at 1 500 rpm, corresponding to field application speed. The hoppers were filled with fertilizer, and sacks were placed in the discharge chutes to collect the delivered material (Figure 1). The fertilizer spreader ran for one minute, and the fertilizer collected in each sack was weighed. This procedure was repeated five times, and the average weight was calculated.

Using the data obtained, the working speed (solving v in equation 2 $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ ) at which the aggregates must operate to apply the planned fertilizer application doses (4000 kg ha⁻¹ of AGROMENAS - G and 2000 kg ha⁻¹ of NEREA) was determined, with a flow rate equal to the one measured experimentally. The effective field capacity of the aggregates was also calculated (equation 3 $EFC \left(ha/h\right)=0.1 v a E$ ), considering the determined forward speed and a field efficiency of 70%.

Results and Discussion

The flow rate, in kg min⁻¹, determined by equation 2 $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ that both fertilizers must deliver to meet the planned dose, is 74.66 kg min⁻¹ for AGROMENAS - G and 37.33 kg min⁻¹ for NEREA.

Table 1 presents the results of the AGROMENAS - G weighing, obtained at the outlet of each of the two metering mechanisms of each fertilizer spreader, for one minute. The average flow rate at the outlet of the FMCM-1 was 25.56 kg min⁻¹, while that of the TATU fertilizer spreader reached 19.37 kg min⁻¹.

Similarly, Table 2 presents the results of NEREA's weighing at each of the two fertilizer outlets. The average flow rate was 17.37 kg min⁻¹ for the FMCM-1 and 13.97 kg min⁻¹ for the TATU fertilizer.

The flow rate required for both fertilizer spreaders to meet the application dose, operating at a forward speed of 7 km h⁻¹ and with a working width of 1.6 m, is 74.66 kg min⁻¹ for AGROMENAS - G and 37.33 kg min⁻¹ for NEREA. However, experimental calibration showed that for AGROMENAS - G, the FMCM-1 delivers only 25.56 kg min⁻¹ and the TATU fertilizer spreader 19.37 kg min⁻¹; that is, neither reaches the flow rate required to comply with the application dose. The FMCM-1 distributes approximately 34% of the required flow rate, while the TATU only 26%. In the case of NEREA, the results are similar: both fertilizer spreaders deliver less than 50% of the regulated flow, with 17.37 kg min⁻¹ for the FMCM-1 and 13.97 kg min⁻¹ for the TATU.

In order to comply with the application doses (4000 kg ha^-1 of AGROMENAS - G and 2000 kg ha^-1 of NEREA), given the experimental flow rates, both aggregates would have to reduce their forward speed. Solving the speed in equation (2) $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ , it was determined that the aggregate formed by the MTZ 80 tractor and the TATU fertilizer spreader must advance at 1.81 km h⁻¹ to apply AGROMENAS - G and at 2.61 km h⁻¹ for NEREA. In the case of the aggregate with the FMCM-1, the necessary speed is 2.4 km h⁻¹ for AGROMENAS - G and 3.25 km h⁻¹ for NEREA.

The evaluated aggregates, when applying conventional chemical fertilizer (for which these fertilizer spreaders are designed), develop a forward speed of 7 km h⁻¹ and reach an effective field capacity of 0.78 ha h⁻¹, which is equivalent to 6.24 ha in an eight-hour work shift.

Given the large area of sugarcane harvested daily during the season, optimizing the productivity of groups of fertilizers spreaders is essential. Increasing effective field capacity depends primarily on achieving higher ground speeds and high field efficiency, considering that the working width is limited by the machine's structure.

High field efficiency values are obtained depending on the characteristics of the terrain. This increases as the field length increases, up to approximately 400 or 500 meters. Field efficiency increases to a lesser extent for lengths longer than this (Castillo-Rodríguez et al., 2021CASTILLO-RODRÍGUEZ, J. A.; ÁVALOS-CLAVELO, J. L.; GONZÁLEZ-CUETO, O.; SÁNCHEZ-VALLE, S.; ACEVEDO-DARIAS, M.; LEÓN-SILVERIO, Y.; LÓPEZ-BRAVO, E.; SALCERIO-SALABERRY, R. A.; BETANCOURT-RODRÍGUEZ, Y.: Factores que influyen en el rendimiento de cosechadoras de caña de azúcar, en Villa Clara. Revista Ingeniería Agrícola, 11, 27-34, 2021. https://eqrcode.co/a/czjoV9 ., González-Cueto et al., 2021GONZÁLEZ-CUETO, O.; CASTILLO-RODRÍGUEZ, J. A.; ÁVALOS-CLAVELO, J. L.; LÓPEZ-BRAVO, E.; HERRERA-SUÁREZ, M.; SALCERIO-SALABERRY, R. A.: ANALYSIS OF THE FIELD EFFICIENCY OF SUGARCANE HARVESTERS. INMATEH-Agricultura Engineering, 63, 301-308, 2021. ). Likewise, maintaining adequate work organization, which minimizes time lost in filling hoppers, is essential. To achieve this, fertilizer delivery must be guaranteed in the necessary volumes and times, avoiding interruptions due to lack of inputs. Grisso et al. (2012)GRISSO, R. D.; HANNA, M. H.; TAYLOR, R. K.; VAUGHAN, D. H.: Machinery productivity estimates from seed tenders Poljoprivredna Tehnika XXXVII 81 - 91 2012. highlight those auxiliary processes directly impact field capacity and efficiency, and in this case, hopper filling is one of those critical processes.

Fertilizing with AGROMENAS - G and NEREA at the forward speeds determined in this study allows the established application doses to be met without modifying the metering mechanisms. However, if these forward speeds are used, the effective field capacity for AGROMENAS - G would be only 0.20 ha h⁻¹ with the TATU fertilizer spreader and 0.27 ha h⁻¹ with the FMCM-1. For NEREA application, the capacity would be 0.29 ha h⁻¹ with the TATU and 0.36 ha h⁻¹ with the FMCM-1. These values indicate very low productivity during the exploitation period, which jeopardizes compliance with production plans and the timely fertilization of sugarcane shoots.

Therefore, the low effective field capacity during the application of AGROMENAS - G and NEREA, given the flow rate determined in the calibration, advises against the use of these fertilizer spreaders in their current conditions. It is recommended to modify the metering mechanisms to increase the flow rate and thus be able to apply the application dose at higher speeds, which would increase the effective field capacity. Another alternative is the use of fertilizer spreaders capable of reaching higher flow rates, such as the ID David fertilizer trailers, which have been successfully used in AGROMENAS - G applications in corn and sweet potato crops (González-Cueto et al., 2023GONZÁLEZ-CUETO, O.; SALCERIO-SALABERRY, R. A.; SORIANO-ALONSO, E. Y.; MERLÁN-MESA, G.; LÓPEZ-BRAVO, E.; HERRERA-SUÁREZ, M.: Caracterización de la fertilizadora ID-David para la aplicación mecanizada del abono órgano mineral Agromena-G. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32, 1-4, 2023. ).

Conclusions

Introducción

Una de las causas del declive en el rendimiento agrícola de la caña de azúcar (Saccharum Spp.) en Cuba (32.8 t ha^-1 en 2022 (ONEI, 2024ONEI. Anuario estadístico de Cuba 2023. Edición 2024, Oficina Nacional de Estadísticas e Información, La Habana, 2024.)), y de la disponibilidad de esta materia prima para la producción de azúcar ha sido la imposibilidad, debido a la situación económica del país, de la aplicación de los fertilizantes necesarios, en la cantidad y el momento oportuno.

Los fertilizantes, enmiendas y abonos, en base a minerales como zeolitas u otros, son utilizados para mejorar las condiciones físicas y aumentar la capacidad de producción de los suelos (Lourenzoni et al., 2024LOURENZONI, R. C.; DOS REIS, L. L.; BATISTA, D. F. O.: Características agronômicas de cultivares de banana com a utilização de fertilizante organomineral potássico. 17º JORNADA CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA E 14º SIMPÓSIO DE PÓS-GRADUAÇÃO DO IFSULDEMINAS, 16, 2024. 2319-0124, , Quilici-Freschi et al., 2024QUILICI-FRESCHI, J. V.; FAE, R.; FONSECA-SOUZA, C.: Fertilizante de liberação controlada de nutrientes na produção sustentável de repolho irrigado: um estudo experimental. Ciência, Tecnologia & Ambiente,, 14, 2024. https://doi.org/10.4322/2359-6643.14271 ., Terry-Alfonso et al., 2024TERRY-ALFONSO, E.; CARRILLO-SOSA, Y.; RUIZ-PADRÓN, J.: Agromenas: nuevo fertilizante eficiente para el cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L.). Cultivos Tropicales, 45, 2024. 0258-5936, https://cu-id.com/2050/v45n1e03 ., Ruiz-Sánchez et al., 2025RUIZ-SÁNCHEZ, M.; DÍAZ-LÓPEZ, G. S.; MUÑOZ-HERNÁNDEZ, Y.; RODRÍGUEZ-PÉREZ, R.; MIRANDA-CABALLERO, A.; DOMÍNGUEZ-VENTO, C.; GIL-OLAVARRIETA, A. R.: Aplicación foliar del biofertilizante CBFert® en dos sistemas de producción de arroz con bajo insumo de fertilizante. Cultivos Tropicales, 46, 2025. ). En Cuba han sido utilizados en cultivos como lechuga, tomate, café, maíz, caña de azúcar y otros (Volverás-Mambuscay et al., 2020VOLVERÁS-MAMBUSCAY, B.; GONZÁLEZ-CHAVARRO, C. F.; HUERTAS, B.; KOPP-SANABRIA, E.; RAMÍREZ-DURÁN, J.: Efecto del fertilizante orgánico y mineral en rendimiento de caña panelera en Nariño, Colombia. Agronomía Mesoamericana, 31, 547-565, 2020. , Arias-Cedeño et al., 2021ARIAS-CEDEÑO, Q.; LÓPEZ-SÁNCHEZ, R.; SAINZ-ROSALES, L. R.; VERDECIA-CASANOVA, M. V.; EICHLER-LÖBERMANN, B.: Potencial fertilizante de cenizas de bagazo de caña de azúcar de industrias azucareras. Revista Cubana de Química, 33, 452-466, 2021. 2224-5421, , Espinosa et al., 2021ESPINOSA, W.; RÍOS, C.; DÍAZ, T.: Producción ecológica del tomate Solanum Lycopersicum L. (var. Campbell 28) con el uso de zeolita natural mezclada con estiércol vacuno. Centro Agrícola, 48, 23-27, 2021. , Medina et al., 2021MEDINA, P.; GONZÁLEZ, C.; MORALES, M.: Uso de biofertilizantes para una producción más rentable y sustentable de caña de azúcar en México, Biofábrica Siglo XXI. C3-BIOECONOMY, Revista de Investigación yTransferencia en Bioeconomía Circular y Sostenib, 2, 81-100, 2021. , Del Campo-Rodríguez et al., 2022DEL CAMPO-RODRÍGUEZ, Y.; ROMERO-JIMÉNEZ, A. M.; BARRERA-GARCÍA, A.: Efecto fertilizante de costras biológicas del suelo y cachaza, sobre el cultivo de maíz (Zea mays, l.). Revista Científica Agroecosistemas, 10, 6-14, 2022. 2415-2862, , Del Valle, 2022DEL VALLE, A.: Uso de Agromena y EcoMic como fertilizante alternativo en la producción de tomate (Solanum lycopersicum L.) en los Cultivos Protegidos. Tesis de Especialista en Fruticultura Tropical, Universidad de Matanzas, 2022., Valdés-Zayas et al., 2023VALDÉS-ZAYAS, D.; RODRÍGUEZ-GONZÁLEZ, L.; ARBOLÁEZ-ORTIZ, A.; CARRERA-SOTERO, O. L.; POMARES-ORTEGA, U. C.; HERNÁNDEZ-QUESADA, M. C.: Efecto combinado de cascarilla de arroz carbonizada con fertilizante de liberación controlada en el desarrollo de posturas de Coffea arábica L. Variedad" Isla 6_14". Temas agrarios, 28, 82-94, 2023. 0122-7610, https://doi.org/10.21897/rta.v28i1.3347 ., Terry-Alfonso et al., 2024TERRY-ALFONSO, E.; CARRILLO-SOSA, Y.; RUIZ-PADRÓN, J.: Agromenas: nuevo fertilizante eficiente para el cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L.). Cultivos Tropicales, 45, 2024. 0258-5936, https://cu-id.com/2050/v45n1e03 .). En este contexto, destacan fertilizantes minerales o órgano minerales como NEREA y AGROMENAS - G, que han sido aplicados a diversos cultivos con éxito (Velázquez-Garrido et al., 2013VELÁZQUEZ-GARRIDO, M.; MONTEJO, E.; ALFONSO, E.; ALONSO, J. A.; FIGUEREDO, V.; RODRÍGUEZ, A.; VILLAVICENCIO, B.; PUENTES, D.; FERNÁNDEZ, N.; ESTRADA, J.: Alternativas de empleo de las agromenas en la producción de alimentos X CONGRESO CUBANO DE GEOLOGÍA. La Habana, 2013., Saborit-Reyes et al., 2021SABORIT REYES, R.; MENESES-DARTAYET, P.; CAÑIZARES-SIERRA, A.: Efecto del foliar Nerea Plus -U, sobre los rendimientos del cultivo del arroz. Revista Infociencia, 25, 36-48, 2021. ISSN 1029-5186 , Del Valle, 2022DEL VALLE, A.: Uso de Agromena y EcoMic como fertilizante alternativo en la producción de tomate (Solanum lycopersicum L.) en los Cultivos Protegidos. Tesis de Especialista en Fruticultura Tropical, Universidad de Matanzas, 2022., Viñals-Núñez y Bustamante-González, 2022VIÑALS-NÚÑEZ, R.; BUSTAMANTE-GONZÁLEZ, C.: Utilización de la Nerea® como componente del sustrato en la producción de posturas de cafetos. Café Cacao, 21, 2022. 1680-7685, https://cu-id.com/0356/v21e04 ., Niebla, 2023NIEBLA, A.: Evaluación del efecto estimulador del fertilizante órgano-mineral Agromena en plántulas de henequén en condiciones de vivero. Tesis de Ingeniero Agrónomo, UNIVERSIDAD DE MATANZAS, 2023., Rodríguez-Fuentes y Caisés-Ávalos, 2023RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; CAISÉS-ÁVALOS, A.: NEREA Productos zeolíticos para la agricultura. La Habana: IMRE, Universidad de la Habana, 2023., Terry-Alfonso et al., 2024TERRY-ALFONSO, E.; CARRILLO-SOSA, Y.; RUIZ-PADRÓN, J.: Agromenas: nuevo fertilizante eficiente para el cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L.). Cultivos Tropicales, 45, 2024. 0258-5936, https://cu-id.com/2050/v45n1e03 .). Estos productos, elaborados a partir de recursos naturales y minerales, con un mínimo de químicos, ofrecen una alternativa a los fertilizantes químicos, permitiendo un enfoque agroecológico que beneficia al medio ambiente, la economía y la salud del suelo (Velázquez-Garrido et al., 2013VELÁZQUEZ-GARRIDO, M.; MONTEJO, E.; ALFONSO, E.; ALONSO, J. A.; FIGUEREDO, V.; RODRÍGUEZ, A.; VILLAVICENCIO, B.; PUENTES, D.; FERNÁNDEZ, N.; ESTRADA, J.: Alternativas de empleo de las agromenas en la producción de alimentos X CONGRESO CUBANO DE GEOLOGÍA. La Habana, 2013., Rodríguez-Fuentes y Caisés-Ávalos, 2023RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; CAISÉS-ÁVALOS, A.: NEREA Productos zeolíticos para la agricultura. La Habana: IMRE, Universidad de la Habana, 2023., Rodríguez-Fuentes y Rodríguez-Iznaga, 2025RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; RODRÍGUEZ-IZNAGA, I.: Are NEREA zeolitic nanostructured materials equal to NPK fertilizers mixed with natural zeolites? Advancements in zeolites and micro-meso porous hierarchical materials. IGI Global Scientific Publishing, 2025.).

Las AGROMENAS son formulaciones que contienen varios minerales y fertilizantes NPK o turba u otras materias orgánicas, estas fueron desarrolladas por el Centro de Investigaciones para la Industria Minero Metalúrgica (CIPIMM) (Velázquez-Garrido et al., 2013VELÁZQUEZ-GARRIDO, M.; MONTEJO, E.; ALFONSO, E.; ALONSO, J. A.; FIGUEREDO, V.; RODRÍGUEZ, A.; VILLAVICENCIO, B.; PUENTES, D.; FERNÁNDEZ, N.; ESTRADA, J.: Alternativas de empleo de las agromenas en la producción de alimentos X CONGRESO CUBANO DE GEOLOGÍA. La Habana, 2013.). La NEREA es un fertilizante con base en zeolita natural, desarrollado por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales (IMRE) de la Universidad de La Habana. Lo que distingue a la NEREA de la mezcla de fertilizantes NPK con zeolita, es que se introducen de forma estable y homogénea nutrientes que las plantas requieren, dentro de las partículas de zeolita, antes de incorporar la zeolita al suelo (Rodríguez-Fuentes y Rodríguez-Iznaga, 2025RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; RODRÍGUEZ-IZNAGA, I.: Are NEREA zeolitic nanostructured materials equal to NPK fertilizers mixed with natural zeolites? Advancements in zeolites and micro-meso porous hierarchical materials. IGI Global Scientific Publishing, 2025.)

La Empresa Geominera del Centro produce actualmente tanto la AGROMENAS - G como la NEREA. Existe disponibilidad de estos productos; sin embargo, son poco demandados por los productores, y no son utilizados en el cultivo de la caña de azúcar. Con el propósito de investigar la aplicación de estos dos fertilizantes, en caña de azúcar, la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, coordina un proyecto de investigación del Programa Nacional: Desarrollo de la Agroindustria de la Caña de Azúcar, financiado por el Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente, con título: “Incremento de la producción de caña de azúcar (Saccharum spp.) mediante el uso de abonos órgano minerales y un bioestimulante de producción nacional”. Esta investigación forma parte de este proyecto.

La aplicación de estos fertilizantes en caña de azúcar conlleva una dificultad adicional, la gran cantidad de áreas dedicadas al cultivo de esta. Por lo tanto, es imprescindible la aplicación de estos productos de forma mecanizada. En general las máquinas abonadoras y fertilizadoras se diseñan para un rango de dosificación nominal que puede variar dependiendo del tipo de fertilizante a usar, lo cual requiere su calibración para cada tipo específico de aplicación (Márquez, 2011MÁRQUEZ, L.: La tecnología en abonadoras de proyección. Parte 1. La uniformidad de distribución. . Agrotecnica, 3, 38-44, 2011. , Reyes-Aroca et al., 2012REYES-AROCA, J. F.; BERRIOS-ARAYA, D. F.; ORTEGA-BLU, R. A.; ESQUIVEL-FLORES, W. D.: Calibración estática de un sistema de control automático de tasa variable de fertilizante. Agrociencia, 46, 51-62, 2012. ).

La aplicación de agroquímicos al suelo y en específico los fertilizantes parten de la dosis “D” o cantidad de producto aplicada por unidad de superficie (kg ha^-1), la cual depende de los siguientes factores (Boto, 2006BOTO, J. A.: La mecanización agraria. Principios y aplicaciones, Universidad de León, León, 2006.):

La dosis de entrega por unidad de superficie se obtiene mediante la ecuación 1 $D \left(kg/ha\right)= \frac{600 Q \left(kg/min\right)}{v (km/h) a \left(m\right)}$ .

El caudal de entrega de la fertilizadora, según la dosis de aplicación para una velocidad de avance y un ancho de trabajo establecido se obtiene según ecuación 2 $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ .

La productividad de la fertilizadora en el tiempo de explotación o capacidad de trabajo efectiva (CTE) es afectada por la velocidad de avance, el ancho de trabajo y la eficiencia de campo de la fertilizadora “E”. Esta última depende de la capacidad de la tolva y del caudal de entrega. En general $E=0,5 ÷0,7$ (Ortiz-Cañavate et al., 2012ORTIZ-CAÑAVATE, J.; BARREIRO, P.; DIEZMA, B.; GARCIA, F. J.; GIL, J.; MOYA, A.; ORTIZ, C.; RUIZ, M.; RUIZ, L.; VALERO, C.: Las máquinas agrícolas y su aplicación, Mundi-Prensa, Madrid, 2012.). La capacidad de trabajo efectiva se puede determinar por la ecuación 3 $CTE \left(ha/h\right)=0.1 v a E$ .

Para la aplicación de fertilizantes químicos, como los empleados usualmente en la caña de azúcar, se emplean en Cuba fertilizadoras como las FMCM-1 y TATU. Estas máquinas tienen sistemas distribuidores diseñados para la aplicación de dosis de entrega máximas de entre 250 y 550 kg ha^-1. La norma de aplicación de la AGROMENAS - G es de 4000 kg ha^-1 y la de NEREA es de 2000 kg ha^-1. Son altas dosis de aplicación debido a la composición de los productos. Por lo tanto, se hace necesario investigar si las fertilizadoras FMCM-1 y TATU son capaces de realizar la entrega de AGROMENAS - G y NEREA en las dosis de aplicación solicitadas y con alta productividad. A partir de estos elementos se realiza la siguiente investigación con el objetivo de calibrar las fertilizadoras FMCM-1 y TATU para la aplicación del fertilizante NEREA y del abono órgano mineral AGROMENAS - G con alta productividad.

Materiales y Métodos

Los trabajos se realizaron en la Empresa Agroindustrial Azucarera George Washington, ubicada en el municipio Santo Domingo, Villa Clara, durante los meses de junio a agosto de 2024. Se estudiaron dos agregados: el formado por el tractor YTO 1604 y la fertilizadora FMCM-1, y el formado por el tractor MTZ 80 y la fertilizadora TATU.

La calibración tuvo como propósito determinar si ambas fertilizadoras pueden aplicar las dosis previstas de 4000 kg ha⁻¹ de AGROMENAS - G y 2000 kg ha⁻¹ de NEREA. Primero, se calculó el caudal (kg min⁻¹) que cada fertilizadora debe distribuir para cumplir con la dosis prevista, utilizando la ecuación 2 $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ . Para esto, se estableció un ancho de trabajo de 1,6 m y una velocidad de avance de 7 km h⁻¹, valores que corresponden a la aplicación de fertilizante convencional con ambas máquinas.

Se realizó la calibración en el taller central de la empresa. En primer lugar, se trabajó con el agregado del tractor YTO 1604 y la fertilizadora FMCM-1; días después, con el tractor MTZ 80 y la fertilizadora TATU. Ambas fertilizadoras reciben la fuerza motriz a través de un hidromotor alimentado por la bomba hidráulica del tractor.

Se ajustaron los mecanismos dosificadores para la máxima entrega de fertilizante. En la FMCM-1, esto implicó regular los distribuidores de los husillos al máximo número de revoluciones. En la fertilizadora TATU, se ubicó la cadena de transmisión en la combinación de piñones que proporcionan la máxima entrega.

El motor de ambos tractores se mantuvo a 1500 rpm, velocidad que corresponde a la aplicación en campo. Las tolvas se llenaron con fertilizante, y en los tubos de descarga se colocaron sacos para recolectar el material entregado (Figura 1). La fertilizadora funcionó durante un minuto y se pesó el fertilizante recogido en cada saco. Este procedimiento se repitió cinco veces y se calculó la media de los pesos.

Con los datos obtenidos, se determinó la velocidad de trabajo (despejando v en la ecuación 2 $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ ) a la que deben operar los agregados para aplicar las dosis previstas de fertilizante (4000 kg ha⁻¹ de AGROMENAS - G y 2000 kg ha⁻¹ de NEREA), con un caudal de entrega como el medido experimentalmente. También se calculó la capacidad de trabajo efectiva de los agregados (ecuación 3 $CTE \left(ha/h\right)=0.1 v a E$ ), considerando la velocidad de avance determinada y una eficiencia de campo del 70%.

Resultados y Discusión

El caudal, en kg min⁻¹, determinado mediante la ecuación 2 $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ que deben entregar ambas fertilizadoras para cumplir con la dosis prevista, es de 74,66 kg min⁻¹ para AGROMENAS - G y 37,33 kg min⁻¹ para NEREA.

La Tabla 1 presenta los resultados del pesaje de AGROMENAS - G, obtenido a la salida de cada uno de los dos mecanismos de distribución de cada fertilizadora, durante un minuto. El caudal promedio a la salida de la FMCM-1 fue de 25,56 kg min⁻¹, mientras que el de la fertilizadora TATU alcanzó 19,37 kg min⁻¹.

De manera similar, la Tabla 2 presenta los resultados del pesaje de NEREA en cada una de las dos salidas de las fertilizadoras. El caudal promedio fue de 17,37 kg min⁻¹ para la FMCM-1 y de 13,97 kg min⁻¹ para la fertilizadora TATU.

El caudal requerido para que ambas fertilizadoras cumplan con la dosis normativa, trabajando a 7 km h⁻¹ de velocidad de avance y con un ancho de trabajo de 1,6 m, es de 74,66 kg min⁻¹ de AGROMENAS - G y 37,33 kg min⁻¹ de NEREA. No obstante, la calibración experimental mostró que para AGROMENAS - G la FMCM-1 entrega solo 25,56 kg min⁻¹ y la fertilizadora TATU 19,37 kg min⁻¹, es decir, ninguna alcanza el caudal necesario para cumplir la norma. La FMCM-1 distribuye aproximadamente el 34% del caudal requerido y la TATU solo el 26%. En el caso de NEREA, los resultados son similares: ambas fertilizadoras entregan menos del 50% del caudal normado, con 17,37 kg min⁻¹ para la FMCM-1 y 13,97 kg min⁻¹ para la TATU.

Para cumplir con las dosis estipuladas (4000 kg ha^-1 de AGROMENAS - G y 2000 kg ha^-1 de NEREA), dados los caudales de entrega experimentales, ambos agregados tendrían que reducir su velocidad de avance. Despejando la velocidad en la ecuación (2) $Q (kg/\text{min})=\frac{D (kg/ha) v (km/h) a \left(m\right)}{600}$ , se determinó que el agregado formado por el tractor MTZ 80 y la fertilizadora TATU debe avanzar a 1,81 km h⁻¹ para aplicar AGROMENAS - G y a 2,61 km h⁻¹ para NEREA. En el caso del agregado con la FMCM-1, la velocidad necesaria es de 2,4 km h⁻¹ para AGROMENAS - G y 3,25 km h⁻¹ para NEREA.

Los agregados evaluados, cuando aplican fertilizante químico convencional (para el que están diseñadas estas fertilizadoras), desarrollan una velocidad de avance de 7 km·h⁻¹ y alcanzan una capacidad de trabajo efectiva de 0,78 ha·h⁻¹, lo que equivale a 6,24 ha en un turno de trabajo de ocho horas.

Dada la gran extensión de hectáreas de caña de azúcar que se liberan a diario durante la zafra, resulta fundamental optimizar la productividad de los pelotones de fertilización. El aumento de la capacidad de trabajo efectiva depende principalmente de lograr mayores velocidades de avance y una alta eficiencia de campo, considerando que el ancho de trabajo está limitado por la estructura de la máquina.

Elevados valores de eficiencia de campo se obtienen en función de las características del terreno. Esta se incrementa a medida que aumenta la longitud del campo, hasta aproximadamente 400 o 500 metros. La eficiencia de campo se incrementa en menor medida para longitudes superiores a esta (Castillo-Rodríguez et al., 2021CASTILLO-RODRÍGUEZ, J. A.; ÁVALOS-CLAVELO, J. L.; GONZÁLEZ-CUETO, O.; SÁNCHEZ-VALLE, S.; ACEVEDO-DARIAS, M.; LEÓN-SILVERIO, Y.; LÓPEZ-BRAVO, E.; SALCERIO-SALABERRY, R. A.; BETANCOURT-RODRÍGUEZ, Y.: Factores que influyen en el rendimiento de cosechadoras de caña de azúcar, en Villa Clara. Revista Ingeniería Agrícola, 11, 27-34, 2021. https://eqrcode.co/a/czjoV9 ., González-Cueto et al., 2021GONZÁLEZ-CUETO, O.; CASTILLO-RODRÍGUEZ, J. A.; ÁVALOS-CLAVELO, J. L.; LÓPEZ-BRAVO, E.; HERRERA-SUÁREZ, M.; SALCERIO-SALABERRY, R. A.: ANALYSIS OF THE FIELD EFFICIENCY OF SUGARCANE HARVESTERS. INMATEH-Agricultura Engineering, 63, 301-308, 2021. ). Asimismo, mantener una organización adecuada del trabajo, que minimice los tiempos perdidos en el llenado de tolvas, es esencial. Para ello, se debe garantizar la entrega del fertilizante en los volúmenes y tiempos necesarios, evitando interrupciones por falta de insumos. Grisso et al. (2012)GRISSO, R. D.; HANNA, M. H.; TAYLOR, R. K.; VAUGHAN, D. H.: Machinery productivity estimates from seed tenders Poljoprivredna Tehnika XXXVII 81 - 91 2012. destacan que los procesos auxiliares impactan directamente en la capacidad y eficiencia de campo, y en este caso, el llenado de las tolvas es uno de esos procesos críticos.

Realizar la fertilización con AGROMENAS - G y NEREA a las velocidades de avance determinadas en este estudio permite cumplir con las dosis establecidas sin modificar los mecanismos dosificadores. Sin embargo, si se emplean estas velocidades, la capacidad de trabajo efectiva para AGROMENAS - G sería de solo 0,20 ha h⁻¹ con la fertilizadora TATU y 0,27 ha h⁻¹ con la FMCM-1. Para la aplicación de NEREA, la capacidad sería de 0,29 ha h⁻¹ con la TATU y 0,36 ha h⁻¹ con la FMCM-1. Estos valores indican una productividad muy baja durante el tiempo de explotación, lo que pone en riesgo el cumplimiento de los planes de producción y la fertilización de los retoños de caña de azúcar en el momento oportuno.

Por lo tanto, la baja capacidad de trabajo efectiva durante la aplicación de AGROMENAS - G y NEREA, dada por el caudal de entrega determinado en la calibración, desaconseja el uso de estas fertilizadoras en sus condiciones actuales. Se recomienda modificar los mecanismos dosificadores para incrementar el caudal y así poder aplicar la dosis normativa a mayores velocidades, lo que aumentaría la capacidad de trabajo efectiva. Otra alternativa es el uso de fertilizadoras capaces de alcanzar caudales superiores, como los remolques fertilizadores ID David, que han sido utilizados con éxito en aplicaciones de AGROMENAS - G en cultivos de maíz y boniato (González-Cueto et al., 2023GONZÁLEZ-CUETO, O.; SALCERIO-SALABERRY, R. A.; SORIANO-ALONSO, E. Y.; MERLÁN-MESA, G.; LÓPEZ-BRAVO, E.; HERRERA-SUÁREZ, M.: Caracterización de la fertilizadora ID-David para la aplicación mecanizada del abono órgano mineral Agromena-G. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32, 1-4, 2023. ).

Conclusiones